以两个折射曲面为边界的透明体称为透镜。透镜由于两个表面的折射，具有对光束的会聚或发散作用，能在任何要求位置形成物体的像。

　　正透镜具有正的像方焦距值，从而有正的光焦度，能对光束起会聚作用，故称为会聚透镜；负透镜具有负的光焦度，对光束起发散作用，故称发散透镜。按形状不相同，正透镜分双凸，平凸和月凸（或正弯月形）透镜三中形式，起共同特性是中心厚度比边缘要厚。负透镜也可大致分为双凸，平凸和月凸（或正弯月形）透镜三中形式，起共同特性是中心厚度比边缘要薄。

　　凡由两个母线互相平行的柱面，一个柱面和一个平面或一个柱面和一个球面组成的透镜都称为柱面透镜。柱面透镜由于是非轴对称的，其成像性质可通过两个截面来描述。一个是平行与母线的截面，他相当于平行平板，光焦度=0,对光束没有聚焦作用，另一个是垂直于母线的截面，他相当于一个球面透镜，具有{zd0}的光焦度。所以，当柱面透镜对一个点光源成像是，得到的是一条与母线方向一致的直线，起共轴距由相当于球面透镜的截面所决定。

　　辅助眼睛观察细小物体的透镜组称为放大镜。放大镜的重要参数是放大率M，它等于通过放大镜观察物体时，其像对眼睛的张角的正切与眼睛直接看物体时，物对眼睛的张角的正切比。，一般放大镜的焦距越短，倍率越高。

　　在目视光学仪器中用于观察物体被物镜所成刑的透镜组称为目镜。目镜的作用与放大镜相当，但做为仪器的组成部分，它所能接受的光束已被物镜的像方光束所限定，因次眼睛的瞳孔的位置也随之限定，一定要置于仪器出射光瞳处，才能看见全部视场。

　　（1）显微镜物镜：它是显微镜中对微细物体成首次放大的透镜组。显微镜的分辨本领由物镜决定，显微镜为达到{zd0}的分辨本领，就必须有尽可能大的数值孔径nSinu ，显微镜的总放大率M是物镜放大率B和目镜放大率Me的乘积，它与无机国内的数值孔径有恰当的比例关系。

　　（2）望远镜物镜：它是望远镜系统中把无限远物体成像与其焦平面上的一个透镜组。望远镜物镜的主要性能参量是焦距，相对孔径和视场角。望远镜的放大率M是物镜焦距与目镜焦距之比，而望远镜的筒镜长是两个焦距之和

　　（3）摄影和投影物镜：摄影物镜是将空间物体成像于感光胶片或其他接受器上的透镜组。投影物镜是把小的工作或摄制在胶片上的文字和，图像，以比较打的倍率在个中屏幕或感光纸上成像的透镜组。在电影摄像和电视摄像中普遍应用焦距可以连续变化的变焦距镜头,它能够得到用固顶焦距镜头拍摄是所不能够达到的艺术效果.

　　(2) .在相同的主光学系统中,附加场镜将减少探测器的面积.若使用同样探测器的面积,可扩大视场,增加入射的通量

　　浸没透镜是二次聚光元件,它是由球面和平面组成的球冠体.探测器与浸没透镜平面间或胶合或光胶,使像面浸没在折射率较高的介质中,它的最大的作用使显著的减小探测器的光敏面积,提高信噪比.浸没透镜的设计和使用,按物像共轴关系处理.

　　(1).浸没透镜的物像关系和等明条件:当像面未离开浸没透镜而在镜内是,可把浸没透镜看成是单球面折射成像.单折射球面有相差存在,但在等明点或不晕点处的球差和慧差等于零

　　(2).半球浸没透镜:合乎条件2)时,L’=r时它没有相差和慧差.半球浸没透镜的作用使像高缩小1/n’倍,像面面积缩小1/n2倍

　　(3):标准超半球浸没透镜:如满足条件3)时也不存在像差和慧差.当采用标准超半球浸没透镜时,像高缩小(1/n’)2倍,照度增加(n’)4倍,比半球浸没透镜的作用要显著的多.

　　它时有阶梯形不连续表面的透镜;”阶梯”由一系列同心圆环状带区构成,故称环带透镜.阶梯透镜由显著的优点:厚度小,重量轻,光吸收损失小,而且各环带的面形在设计过程中可根据需要分别调整,互不牵连,有利于像差的校正

　　反射系统中至少由一个反射面的光学器件.光学仪器中的反射元件起着折射光路,缩小仪器体积,改变像的正倒关系等作用

　　3).保持入射光线方向不变,若平面镜偏转Q角,反射光线.球面反射镜(不产生色差)

　　设球面曲率半径为R,则球面镜的焦距为R/2,这一数值与光的波长无关,也就是说球面镜不产生色差

　　分光束元件时将入射光通量分割成反射和透射两部分并保证两者有适当的比例关系的元件,有时还要求反射部分和透射部分各有其特定的光谱性能,这样的 分光束元件可称分色元件.(通过折光膜分束)

　　它时一种圆柱体状的聚光镜.它是一种非成像的聚光元件,与物镜类似可引起增加光照度或减小探测器面积的作用.它有实心和虚心光锥之分,实心光锥的临界角要比空心光锥的要高n(材料折射率)倍,相当于视场增大了n倍.

　　由两个相交的折射平面所组成的透明介质零件称为折射棱镜,其中两个相邻折射面的夹角a称为折射棱角,我们把折射角足够小,以至使所产生的色散角察觉不出来的折射棱镜称为光楔,光楔的折射棱角称为楔角.

　　干涉滤光片是种类最多,结构最复杂的一类光学薄膜.基本功能是分割光谱带.最常见的干涉滤光片是截止滤光片和带通滤光片.截止滤光片可以把所考虑的光谱区分成两部分,一部分不允许光通过(截止区),另一部分要求光通过(带通区).

　　增透滤光片是在金属膜;两边匹配以适当的电介质膜系,以增加势透过率,减小反射,使通带透过率增加的一类滤光片.虽然它的通带性能不如全电介质法----珀虑光片,却有着很宽的截止特性,所以它有很大的应用价值.特别使在紫外区,一般电介质材料吸收都比较大下,它的优势就更加的明显.

　　偏振片偏正不纯及光较弱的特点,但它几乎具有近似180的孔径.{dy}片叫起偏器,第二片叫检片器

　　它又叫斩波器.它常作为时钟信号,起参照器的作用,产生101010…..的信号.

　　在激磁线圈中加入交变电流,则铁心两端产生交变磁场,在涌磁铁作用下挡片产生作用摆动,对光束进行调节,其调制频率是激磁电流交变频率的两倍.而其调制波形应与激磁电流的波形和强度,光束和挡片的相对形状和大小有关.

　　利用全反射条件成立 是否可实现光调制.压电晶体在外加交变 电压的作用下产生形变,从而带动运动棱镜上下振动,使得两棱镜面间产生光学接触或分离状态.光学接触时,光束通过两棱镜而直线传播.光学分离时,由于入射光线在固定棱镜斜面处满足全反射条件,所以光束转向上方.在交变电压作用下,压电晶体周期性的变形,使入射光束分解为两束相互垂直相位相反的调制光.

　　它是由固定狭缝和运动反射镜构成.主要有两种方法:一是,通过旋转反射棱镜完成调制.二是,通过摆镜实施调制.

　　所谓正弦波形调制是以正弦函数的平方为输出波形的调制,即sin2a或(1-cos2a)的波形

　　利用外因改变光波的相位,通过检验测试相位变化来测量物理量的原理称为光相位调制.光波的相位由光传播的物理长度,传播介质的折射率及其分布等参数决定.而大部分光相位的调制是包括两部分,一是产生光波相位变化的物理机理,二是光的干涉.

　　光波在传递是被超声波衍射的现象叫做声光效应.光束和声束之间的相互作用而导致光束的偏转,以及在偏振性,振幅,频率及相位上的变化.

　　利用偏振光振动面旋转,实现光调制最简单的方法是用两块偏振器相对转动,按马吕斯定理,输出光强为2a,式中I.为两偏振器主平面一致时所通过的光强,a为两偏振器主平面间的夹角.

　　电光效应指的是介质或晶体在电场的作用下,其光学性质发生明显的变化的各种现象.目前在电光效用方面主要以电致旋光效应,克尔效应和泡克耳效应来获得光偏振调制.

　　有些晶体在外加电场作用下产生旋光效应,所产生旋光转角a的大小除与晶体性质,晶体厚度有关外,还与所加电场的大小成正比.此外,晶片旋光效应还与温度有关,可采用恒温工作.

　　克尔效应指的是某些各向同性的介质在电场作用下变成各项异性,光束通过将会产生双折射现象.它的调制速度极快

　　在压电晶体中可观察到另一中电光效应.在起偏震器1和检片器3之间放置磷酸二氢钾(KDP)晶体,光沿着晶体光轴Z的方向进入晶体是不分成两束的光,但如果沿着光轴的方向加上电场(即在透明电极上加上高电压),则光线就被分成两光束,这一现象叫做泡克尔效应.能产生炮克尔效应的晶体有磷酸二氢钾(KDP)和磷酸二氢铵(KDA)

　　磁光效应指的是介质或晶体在磁场的作用下，其光学性质发生明显的变化的各种现象，目前在这方面主要是利用“法拉第”旋光效应和科登—穆顿效应来获得光偏振调制。

　　法拉第旋光效应指的是莫些物质在磁场的作用下,能使通过该物质的偏振光振动面产生旋转的现象.这些物质叫做磁偏物质,它们能使透明的或半透明的固体,液体或气体.常用效应强的物质如:铅玻璃.v为物质的费耳德常数,它表示磁偏物质的旋光能力,B为磁感应强度,L为在磁场中央光经过的长度.旋光转角a=asinwt=BVLsinwt.

　　提高该效应的效果可以从三个方面来考虑:a).选择磁旋系数强的物质.b).加大线密扎数以增加磁感应强度,但是会使结构笨重,增大电感性的惰性,对工作不利.c).增加光的磁场中的路径长度.由于线圈的电感惰性,磁旋光方法不宜用于高频调制场合.

　　磁场作用在某点透明的液体介质上,液体分子会形成某种有序的排列,表现出像晶体样的双折射性质.当偏振光束的振动面与磁场方向按夹角入射时,光束分解为两束振动相互垂直,传播速度不同但传播方向一致的偏振光,其中一束的偏振面与磁场方向平行,另一束光与磁场方向垂直.介质在磁场作用下产生双折射的这种效应叫做科登-穆顿效应.利用该效应构成的光调制器原理与利用科尔盒的方案类似,对于大多数介质来说C值很小,一般会用很强的磁场,因此调制频率不能太高.

　　光的频率调制,主要似指光学多普勒频移.多普勒频移可采用光混频技术来测量,即将两束频率不同的光混频,获取差频信号的光学零差和外差的技术.(p40公式,1.2-53.1.2-54)

　　激光多普勒测速技术就是根据光频调制和光混频技术发展起来的,它是研究流体流动的有效手段,它的主要特征是空间分辩率高和光束不干扰流动,并且由跟踪快速变化的能力.

　　原理图在书p41.在波长650nm时,光强随气温变化最灵敏,在波长800nm时,光强与温度无关.因此800nm的光可当作参照作用.

　　用稀土磷光体作的探头被频率为V的紫外光照射后,发出一个与温度有关的光谱.,光谱中红色V2谱线的强度随温度而增加,而绿色V1谱线则降低.两者的比值是温度的单值函数.

　　黑体辐射的调制原理,它不需要外加光源,而且简单的由探头{jd0}(黑体腔)收集黑体的光谱辐射,然后通过光纤把这种宽频带的辐射传传到分光仪或滤光片,根据普朗克提出的辐射亮度与波长的关系随气温变化的公式,通过双波长或单波长检测就能测出黑体的温度.

　　在外界因数影响下,法布里-珀罗标准具(滤光器)的间隔会变动,这样就引起滤光器透射和反射功能的变化.原理如图1.2.3-20(a),另一种方法是,(原理):当白色光通过出于正交偏振态之间的铌酸锂晶体时,由于外因(如温度等)的变化,晶体产生双折射,采用栅状滤色片就能检测波长(颜色)的变化,I=sin2[∏(n0-ne)d/S].式中I0为光源强度,I为透射光强,n0为寻常光折射,ne为非寻常光折射,d为晶体厚度,s为波长.光强的变化是由于no-ne的变化而引起的,它与温度有关.

　　任何物体都具有不断、、发射的本领。辐射出去的电磁波在各个是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。

　　所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。

　　(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领{zd0}的物体，可叫作xx辐射体。

　　普朗克辐射定律(Planck)则给出了黑体辐射的具体谱分布，在一定温度下，单位面积的 黑体在单位时间、单位立体角内和单位波长间隔内辐射出的能量为

　　①在一定温度下，黑体的谱辐射亮度存在一个极值，这个极值的位置与温度有关， 这就是维恩位移定律(Wien)

　　根据维恩定律，我们大家可以估算，当T～6000K时，λm ～0.48μm(绿色)。这就是太阳辐射中大致的{zd0}谱辐射亮度处。

　　当T～300K， λm～9.6μm，这就是地球物体辐射中大致{zd0}谱辐射亮度处。

　　②在任一波长处,高温黑体的谱辐射亮度{jd1}大于低温黑体的谱辐射亮度，不论这个波长是否是光谱{zd0}辐射亮度处。

　　如果把B(λ，T)对所有的波长积分，同时也对各个辐射方向积分，那么可得到斯特番—波耳兹曼定律(Stefan-Boltzmann)，{jd1}温度为T的黑体单位面积在单位时间内向空间各方向辐射出的总能量为B(T)

　　但现实世界不存在这种理想的黑体，那么用什么来刻画这种差异呢?对任一波长， 定义发射率为该波长的一个微小波长间隔内，真实物体的辐射能量与同温下的黑体的辐射能量之比。显然发射率为介于0与1之间的正数，一般发射率依赖于物质特性、外因及观测条件。如果发射率与波长无关，那么可把物体叫作灰体(grey body)， 否则叫选择性辐射体。

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